本發(fā)明涉及流體機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置。

背景技術(shù)：

在對(duì)于諸如石油、天然氣等油田、氣田的開采中，特別是邊界油田、衛(wèi)星油田以及海洋油氣田，大多采用油氣分開輸送的方式對(duì)開采出來(lái)的資源進(jìn)行輸送。但是，用于分離油氣的分離器和分別輸送油氣的管道系統(tǒng)增加了投資運(yùn)營(yíng)成本。為此，相關(guān)技術(shù)中采用油氣混輸泵對(duì)油氣進(jìn)行混合輸送。而油氣混輸技術(shù)的核心就在于如何使油氣混合均勻。

在油氣混合時(shí)，常常會(huì)因?yàn)闅怏w與液體之間的相互作用而形成空泡。隨著空泡體積分?jǐn)?shù)的不斷增加，混合的油氣可能形成泡狀流、塊狀流、環(huán)狀流、霧狀流、段塞流等多種形態(tài)。若氣泡過(guò)大，會(huì)干擾甚至阻塞油氣的流動(dòng)，導(dǎo)致混輸泵軸上的載荷大幅度變化，混輸泵運(yùn)行不穩(wěn)定且效率降低，產(chǎn)生斷流和機(jī)械故障。

目前，混輸泵進(jìn)口處的氣液混合裝置主要采用氣流軸向混入液體的方式，然而當(dāng)氣流在流體中射流時(shí)，可能會(huì)造成射流錐交叉而產(chǎn)生局部氣囊，從而造成氣塞，不利于油氣的均勻混合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置，所述強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置可以保證氣液混合均勻。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置，包括：液相管，所述液相管具有液相入口和液相出口；氣相主管，所述氣相主管圍繞所述液相管的中心軸線設(shè)置且具有氣相入口和多個(gè)氣相出口；多個(gè)氣相支管，每個(gè)所述氣相支管分別與所述液相管和所述氣相出口連通且沿所述液相管的徑向延伸。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置，可以保證氣液混合均勻。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置還具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在所述液相管的軸向上，所述氣相入口和多個(gè)所述氣相出口均位于所述液相入口和所述液相出口之間。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述氣相主管在從所述液相出口至所述液相入口的方向上由所述氣相入口沿所述液相管的周向螺旋延伸。

進(jìn)一步地，所述氣相主管的中心軸線被構(gòu)造成螺旋線，所述螺旋線的包角θ為315°，所述螺旋線的半徑為r，在以所述液相管的中心軸線上的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系中，r滿足以下關(guān)系：其中，r0為所述螺旋線在所述氣相入口處的半徑，0°＜θ＜315°。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述氣相主管被構(gòu)造成流通截面的直徑在從所述液相出口至所述液相入口的方向上逐漸減小且使每個(gè)所述氣相支管內(nèi)的流量相等的變徑管。

進(jìn)一步地，z個(gè)所述氣相支管在從所述液相出口至所述液相入口的方向上順次排列，所述氣相主管的與第一個(gè)所述氣相支管的中心軸線相交的流通截面的直徑為d1，所述氣相主管的與第n個(gè)所述支管的中心軸線相交的流通截面的直徑為dn，dn滿足以下關(guān)系：其中，n＝1,2,3……z。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，多個(gè)所述氣相出口沿所述液相管的周向間隔設(shè)置，相鄰兩個(gè)所述氣相出口沿所述液相管的軸向間隔開。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述氣相主管的兩端均敞開以形成所述氣相入口和多個(gè)所述氣相出口中的一個(gè)所述氣相出口，多個(gè)所述氣相出口中的其余個(gè)所述氣相出口分別設(shè)于所述氣相主管的管壁。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述氣相支管的中心軸線的一端沿所述液相管的徑向定向且另一端與所述氣相主管的中心軸線相切。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述氣相主管包括：主氣管，所述主氣管圍繞所述液相管的中心軸線設(shè)置；進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管與所述主氣管相連且所述進(jìn)氣管的中心軸線與所述主氣管的中心軸線相切，所述氣相入口設(shè)于所述進(jìn)氣管。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置的立體圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置的仿真示意圖。

附圖標(biāo)記：

強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置10，

液相管100，液相入口101，液相出口102，

氣相主管200，氣相入口201，氣相出口202，主氣管210，進(jìn)氣管220，

氣相支管300。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置10，該強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置10可以保證氣液混合均勻。

如圖1-圖4所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置10，包括液相管100、氣相主管200和多個(gè)氣相支管300。

具體而言，液相管100具有液相入口101和液相出口102。氣相主管200圍繞液相管100的中心軸線設(shè)置，且氣相主管200具有氣相入口201和多個(gè)氣相出口202，氣相入口201的中心軸線垂直于液相管100的中心軸線。每個(gè)氣相支管300分別與液相管100和氣相出口202連通，且每個(gè)氣相支管300沿液相管100的徑向延伸。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的強(qiáng)化混合的氣液兩相混合裝置10，通過(guò)使氣相主管200內(nèi)的流體沿液相管100的徑向流入液相管100，可以避免相關(guān)技術(shù)中流體軸向混入方式所帶來(lái)的技術(shù)問(wèn)題，并且，還設(shè)置多個(gè)氣相支管300，從而可以保證氣液混合均勻(混合效果如圖4所示)，避免空泡阻塞流動(dòng)，進(jìn)而保證混輸泵的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，如圖1所示，在液相管100的軸向上，氣相入口201和多個(gè)氣相出口202均位于液相入口101和液相出口102之間，以保證混合效果。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，如圖1-圖3所示，氣相主管200在從液相出口102至液相入口101的方向上由氣相入口201沿液相管100的周向螺旋延伸，從而可以使得氣相主管200內(nèi)的流體沿著氣相主管200的螺旋方向(即從液相出口102至液相入口101且沿著液相管100的周向的方向)向著液相管100流動(dòng)。

進(jìn)一步地，如圖1-圖3所示，氣相主管200的中心軸線被構(gòu)造成螺旋線，螺旋線的包角θ為315°，螺旋線的半徑為r，在以液相管100的中心軸線上的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系中，r滿足以下關(guān)系：其中，r0為螺旋線在氣相入口201處的半徑，0°＜θ＜315°。這樣，流體沿著該螺旋線的螺旋方向且沿著液相管100的徑向混入液相管100，從而可以在液相管100內(nèi)均勻地混合，且流動(dòng)損失較小。在本實(shí)施例中，r0＝150mm。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，如圖1-圖3所示，氣相主管200被構(gòu)造成變徑管，該變徑管的流通截面的直徑在從液相出口102至液相入口101的方向上逐漸減小，多個(gè)氣相支管300沿液相管100的周向均勻間隔分布，且每個(gè)氣相支管300內(nèi)的流量相等，從而可以保證在液相管100的整個(gè)周向上的流體混合比較均勻，利于增強(qiáng)混合效果。

具體地，z個(gè)氣相支管300在從液相出口102至液相入口101的方向上順次排列，即，z個(gè)氣相出口202沿液相管100的軸向間隔設(shè)置，氣相主管200的與第一個(gè)氣相支管300的中心軸線相交的流通截面的直徑為d1，氣相主管200的與第n個(gè)支管的中心軸線相交的流通截面的直徑為dn，為了保證每個(gè)氣相支管300內(nèi)的流量相等，dn滿足以下關(guān)系：其中，n＝1,2,3……z。

舉例而言，z＝8，d1＝24mm，氣相主管200在氣相入口201處的流量為q，這樣，流體流過(guò)第一個(gè)氣相支管300后，氣相支管300的位于第一個(gè)氣相出口202和第二個(gè)氣相出口202之間的部分的流量為經(jīng)過(guò)第二個(gè)氣相支管300后，氣相支管300的位于第二個(gè)氣相出口202和第三個(gè)氣相出口202之間的部分的流量為經(jīng)過(guò)第三個(gè)氣相支管300后，氣相支管300的位于第三個(gè)氣相出口202和第四個(gè)氣相出口202之間的部分的流量為以此類推。

其中，如圖1-圖3所示，氣相主管200的兩端可以均敞開以形成氣相入口201和一個(gè)氣相出口202，多個(gè)氣相出口202中的其余個(gè)氣相出口202分別設(shè)于氣相主管200的管壁。如此，氣相支管300分別與氣相主管200的管壁和液相管100的管壁相連，氣相主管200內(nèi)的流體可以直接沿液相管100的徑向流入液相管100內(nèi)，混合效果更好。

有利地，如圖2和圖3所示，氣相支管300的中心軸線的一端沿液相管100的徑向定向且另一端與氣相主管200的中心軸線相切，氣相支管300從氣相主管200的中心軸線的切向方向引出，從而有利于減小流動(dòng)損失。例如，氣相支管300在從氣相主管200至液相管100的方向上沿著氣相主管200的螺旋方向傾斜延伸，即，流體在氣相支管300內(nèi)的流向與流體在氣相主管200內(nèi)的流向大體一致。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖2和圖3所示，氣相主管200可以包括主氣管210和進(jìn)氣管220。主氣管210圍繞液相管100的中心軸線設(shè)置。進(jìn)氣管220的一端與主氣管210相連，且進(jìn)氣管220的中心軸線與主氣管210的中心軸線相切，氣相入口201設(shè)于進(jìn)氣管220的所述一端。由此，方便流體進(jìn)入氣相主管200，且流體的流體損失較小。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“相連”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。